Гидравлический расчет подогревателя

Гидравлический расчет устанавливает затрату энергии на движение теплоносителей через аппарат.

Гидравлическое сопротивление пароводяных теплообменников (кожухотрубных) по межтрубному пространству, как правило, не определяется, так как его величина вследствие небольших скоростей пара и малой плотности мала.

Полный напор (Па), необходимый для движения жидкости или газа через теплообменник, определяется по формуле

,

(1.10)

где – сумма гидравлических потерь на трение, Па; – сумма потерь напора в местных сопротивлениях, Па; – сумма потерь напора, обусловленных ускорением потока, Па; – перепад давления для преодоления гидростатическог о столба жидкости, Па.

Гидравлические потери на трение в трубах, каналах и при продольном омывании пучка труб теплообменного аппарата определяется по формуле

,

(1.11)

где l – длина труб, м; – эквивалентный диаметр, м; – средняя скорость теплоносителя на данном участке, м/с; – плотность теплоносителя, кг/м³;
– коэффициент сопротивления трения (величина безразмерная).

При изотермическом движении жидкости в гладких трубах и каналах
, а в шероховатых , где δ – средняя высота выступов шероховатости, r – радиус трубы. Значения и берутся при средней температуре теплоносителя.

Гидравлические потери давления в местных сопротивлениях (патрубках, крышках, трубных решетках, перегородках, задвижках, вентилях и других элементах теплообменника) определяют по формуле

,

(1.12)

где ξ – коэффициент местного сопротивления, его находят отдельно для каждого элемента теплообменника, затем подсчитывают все , значения которых суммируют.

Потери давления, обусловленные ускорением потока вследствие изменения объема теплоносителя при постоянном сечении канала, определяют по формуле

,

(1.13)

где и – плотности газа (кг/м³) и скорости газа (м/с) соответственно во входном и выходном сечениях потока (для капельных жидкостей ничтожно мало и не принимается в расчет).

Если газовая полость аппарата сообщается с окружающей средой, то величина перепада давления для преодоления гидростатического столба жидкости определяют по формуле

,

(1.14)

где h – расстояние по вертикали между входом и выходом теплоносителя, м;
и – плотности газа соответственно в аппарате и окружающей среде, кг/м³.

Если теплообменник не сообщается с окружающим воздухом (включен в замкнутую систему), то .

В тепловом проверочном расчете, как правило, используют метод эффективности. В методе эффективности используют характеристики теплообменников в виде зависимостей эффективности аппарата от числа единиц переноса и отношения полных теплоемкостей теплоносителей; их получают из совместного решения уравнений теплового баланса и теплопередачи с учетом формулы для определения среднего температурного напора. Для греющего теплоносителя и для нагреваемого имеем соответственно в общем виде:

,

где ; ;

,

где ; .

Конкретный вид характеристик зависит от схемы движения теплоносителей в аппарате. Для прямотока:

; ;

для противотока:

; .

При фазовых изменениях одного из теплоносителей, например, при конденсации насыщенного пара в парожидкостном подогревателе, , и

;

в случае фазовых изменений обоих теплоносителей и , поэтому использование метода эффективности теряет смысл. Более того, в этом случае температурный напор определяется как разность температур насыщения теплоносителей .

В случае отсутствия точной формулы для расчета эффективности теплообменника можно воспользоваться приближенной зависимостью Ф. Трефни:

,

где для прямотока, для противотока. Значения для других схем приведены в справочной литературе.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: